Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО
“Уральский государственный горный университет”
П. А. Касьянов, Л. А. Гаврилова
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
И КОНСТРУИРОВАНИЕ
УЗЛОВ ТАЛЕВОЙ СИСТЕМЫ
Учебное пособие
Екатеринбург, 2005
Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО
“Уральский государственный горный университет”
П. А. Касьянов, Л. А. Гаврилова
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУИРОВАНИЕ
УЗЛОВ ТАЛЕВОЙ СИСТЕМЫ
Утверждено Редакционно-издательским советом
университета в качестве учебного пособия по дисциплине
"Горные и нефтегазопромысловые машины и оборудование"
для студентов профилизации
"Горные машины и оборудование" (ГМК)
направления 551800
"Технологические машины и оборудование"
Е
УДК 622.232:
К 28
Касьянов П.А., Гаврилова Л.А.
К28 Проектирование и конструирование узлов талевой системы: Учебное пособие. Екатеринбург: Изд. УГГГА, 2005. 175 с.
В учебном пособии рассматриваются процессы проектирования и конструирования, дается характеристика этапов разработки новой техники и стадий конструирования. Приводятся определения основных понятий процесса проектирования, содержание документации на различных стадиях конструирования. Рассматривается порядок и методология работы над конструкцией от технического задания до рабочего проекта опытного образца, соответствующие технологические проекты и оснастка, факторы, определяющие конструктивную схему проектируемого объекта. Дается содержание предварительных и приемочных испытаний опытных образцов. На примере буровых установок рассматриваются спецификация и унификация изделий. Рассмотрены вопросы технологии спуско-подъемных операций в процессах бурения и ремонта скважин, описание устройств основных узлов талевой системы, даны их технические характеристики. Приведены требования к конструкциям узлов, методы расчета эксплуатационных нагрузок, справочные данные и последовательность компонования проектируемых узлов.
Пособие предназначено студентам специальности 130620 “Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов” для изучения дисциплины “Расчет и конструирование машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов”, для выполнения курсового и дипломного проектирования по талевым системам.
Рис. 58. Табл. 40. Библ. 27 наим.
Рецензент: Р. И. Суханов, ведущий научный сотрудник, зав. отделом (ИГД УрО РАН)
Печатается по решению Редакционно-издательского совета Уральского государственного горного университета
© Касьянов П.А., Гаврилова Л.А., 2005
© Уральская государственный горный
университет,
2005
Оглавление
ПРЕДИСЛОВИЕ
1. ТЕХНОЛОГИЯ СПУСКО-ПОДЪЕМНЫХ ОПЕРАЦИЙ
НАЗНАЧЕНИЕ И СОСТАВ ТАЛЕВОЙ СИСТЕМЫ 6
Кронблоки 21
Талевые блоки 25
Крюки, крюкоблоки и специальные подвески 29
Устройства для крепления неподвижной струны талевого
каната 34
КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ 36
2.1. Понятия “проектирование” и “конструирование” 37
2.2. Особенности проектирования машин в условиях
функционирования САПР 38
2.3. Основные факторы, определяющие схему буровой установки 39
2.3.1. Основные направления конструирования буровых
установок 41
2.3.2. Виды конструкторских работ 45
2.4. Этапы проектирования и стадии разработки конструкторской
документации 48
2.4.1. Техническое задание 48
2.4.2. Техническое предложение 51
2.4.3. Эскизный проект 52
2.4.4. Технический проект 54
2.4.5. Разработка рабочей документации опытного образца 57
2.4.6. Изготовление и предварительные (заводские) испытания
опытных образцов 58
2.4.7. Приемочные испытания опытных образцов 60
2.4.8. Разработка рабочей документации установочной серии 62
2.4.9. Разработка рабочей документации установившегося
серийного производства 62
2.5. Требования к конструкции узлов талевой системы 63
2.5.1. Требования к чертежам деталей 64
3. ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТАЛЕВОЙ
СИСТЕМЫ 65
3.1. Грузоподъемность талевой системы 65
3.2. Оснастка талевой системы 67
3.3. Натяжение ветвей талевой системы и коэффициент полезного
действия 69
3.4. Подбор каната 71
3.5.Свойства канатов 77
3.6. Выбор диаметра канатного шкива и профиля канавки под канат 83
3.7. Расчет заправочной длины талевого каната (выбор оптимальной
длины) 85
3.8. Расчет каната на прочность 86
3.9.Конструктивные меры по увеличению ресурса талевых канатов 87
4. МЕТОДИКА И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ КОМПОНОВАНИЯ
ТАЛЕВОЙ СИСТЕМЫ 89
4.1. Эскизное компонование 89
4.2. Рабочее компонование проектируемого узла и конструирование
деталей 90
4.3. Содержание сборочных чертежей и рабочих чертежей деталей 91
5. РАСЧЕТЫ НА ПРОЧНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ
Талевой системы 93
5.1. Основные определения 93
5.2. Определение расчетных нагрузок, действующих на талевую
систему 96
5.3. Расчет опор канатных шкивов кронблока и талевого блока на
долговечность 96
5.4.Расчет оси кронблока 99
5.5. Расчет стакана 100
5.6. Расчет щеки талевого блока 100
5.7. Расчет щеки траверсы 100
5.8. Назначение, расчет и конструирование пружин кронблоков 102
5.9. Расчет на прочность ствола крюкоблока 105
5.9.1. Конструирование резьбового соединения ствола 108
5.9.2. Расчет резьбы на прочность 110
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 112
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 113
Приложение 1 Нормы механических свойств углеродистых сталей
по ГОСТ 380-88 и низколегированных конструкционных сталей по ГОСТ 19281-89 115
Приложение 2 Схемы и технические характеристики кронблоков 116
Приложение 3 Схемы и технические характеристики талевых блоков 122
Приложение 4 Схемы и технические характеристики крюков и
крюкоблоков 130
Приложение 5 Расчеты на прочность и долговечность деталей
талевой системы 140
Приложение 6 Расчеты колонны УБТ и обсадной колонны 154
Приложение 7 Технические характеристики элеваторов 163
Приложение 8 Технические характеристики вертлюгов 165
Приложение 9 Технические характеристики забойных двигателей 167
Приложение 10 Технические характеристики обсадных труб 170